炭黑及炭黑色漿
1.炭黑概述
炭黑的分類方法有點(diǎn)混亂。從制備方法來說，炭黑可以分為爐法炭黑、槽法炭黑和熱裂法炭黑。從用途來說，炭黑可以分為橡膠用炭黑和非橡膠用炭黑。從著色力來說，炭黑又可以分為高色素炭黑、中色素炭黑和低色素炭黑三種類別。
超過90%的炭黑使用在橡膠工業(yè)領(lǐng)域，只有不足10%的炭黑應(yīng)用在油墨、涂料、油漆、塑料和造紙等領(lǐng)域。炭黑表面基團(tuán)可以和橡膠產(chǎn)生物理和化學(xué)的結(jié)合，所以炭黑可以用作橡膠的補(bǔ)強(qiáng)劑。炭黑還可以防止聚合物老化，因?yàn)樘亢诳梢晕兆贤饩€，另外炭黑表面的含氧基團(tuán)可以和聚合物經(jīng)陽(yáng)光照射后產(chǎn)生的自由基反應(yīng)從而清除有害基團(tuán)。由于炭黑具有良好的導(dǎo)電性能，所以炭黑在導(dǎo)電塑料中也有應(yīng)用，另外炭黑在防靜電領(lǐng)域也有應(yīng)用。同時(shí)，由于原料易得便宜，所以炭黑作為黑色顏料在著色領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用。
2.炭黑色漿概述
自70多年前，美國(guó)建成了世界上第一座爐法炭黑生產(chǎn)裝置后，炭黑工業(yè)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，特別是炭黑作為補(bǔ)強(qiáng)材料和著色劑的應(yīng)用。目前為止，炭黑已經(jīng)成為主要的黑色著色顏料。但是炭黑原始顆粒特別小，比表面積特別大，特別容易附聚和二次聚集，導(dǎo)致了炭黑特別難以穩(wěn)定的分散，尤其是穩(wěn)定地分散在水中，特別是隨著人們對(duì)環(huán)保的重視，亟待開發(fā)優(yōu)異的分散技術(shù)。
炭黑分散體系制備的三種方法：氧化改性、接枝改性、分散劑直接分散。氧化改性主要被炭黑生產(chǎn)企業(yè)采用，用于制備更具表面活性的炭黑。接枝改性可以通過化學(xué)鍵合將聚合物接枝到炭黑表面，但是這和炭黑的表面性能以及聚合物的表面性能都有關(guān)系，難于操作。對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)，越是簡(jiǎn)單有效的方法越被需要，所以直接分散法才是最有生機(jī)和活力的。
直接分散法的關(guān)鍵是選擇合適的研磨方式、合適的研磨工藝參數(shù)、合適的分散劑或其組合、合適的分散劑用量。機(jī)械分散是常用的分散方法，其分散原理是通過大的機(jī)械作用力，將團(tuán)聚的炭黑粒子打散，然后分散劑分子到達(dá)顆粒表面，通過錨固基團(tuán)結(jié)合和靜電作用等吸附在炭黑顆粒表面，增加顆粒間的空間位阻和靜電斥力，從而達(dá)到穩(wěn)定分散的效果。
分散機(jī)是攪拌機(jī)的一種，分為升降式分散機(jī)和釜用分散機(jī)，實(shí)驗(yàn)室常用的是升降式分散機(jī)。一般帶有鋸齒形圓盤，按升降方式高速分散機(jī)一般可分為液壓升降分散機(jī)，氣動(dòng)升降分散機(jī)，手搖升降分散機(jī)等。分散機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)物料產(chǎn)生離心碰撞、液層摩擦、撞擊撕裂和湍流等綜合作用，并通過持續(xù)的分散剪切，最后得到分散均勻的產(chǎn)品。高速分散機(jī)的的鋸齒形圓盤在容器內(nèi)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，使?jié){液呈環(huán)流狀和漩渦，漿液表面的粒子呈螺旋狀下降到渦流底部并在腔體邊緣形成一定的湍流區(qū)，物料受到強(qiáng)的剪切和沖擊作用，區(qū)域外形成上下兩個(gè)束流，物料保持循環(huán)和翻動(dòng)，分散機(jī)的盤下呈層流狀態(tài)，不同流速的漿料層之前的擴(kuò)散也有利于分散。
砂磨機(jī)是采用機(jī)械分散方法來分散物料，借助研磨介質(zhì)的球體在運(yùn)動(dòng)中相互碰撞和摩擦產(chǎn)生的剪切力以及物料和容器壁的離心碰撞等作用來分散物料的。砂磨機(jī)對(duì)物料的分散效果和研磨介質(zhì)品質(zhì)、介質(zhì)粒度、介質(zhì)裝填量、介質(zhì)球形度、介質(zhì)裝填方式、介質(zhì)的機(jī)械性能等因素具有直接關(guān)系。
除了分散方式和分散劑等影響炭黑的分散和水性炭黑色漿的制備，炭黑表面性質(zhì)、pH、電解質(zhì)等因素也會(huì)對(duì)炭黑的分散產(chǎn)生影響。
3.性能指標(biāo)
顏料是一種能賦予被著色材料顏色的物質(zhì)，顏料是彩色的，黑的，白的或熒光的微粒子，有機(jī)的或無(wú)機(jī)的固體物質(zhì)，顏料在實(shí)際應(yīng)用中不會(huì)受到物理及化學(xué)因素的影響，顏料在使用過程中一般不溶于使用的介質(zhì)，而始終以原來的晶體狀態(tài)存在，顏料的著色作用是靠對(duì)光線有選擇的吸收及散射來實(shí)現(xiàn)的。如白顏料主要靠散射，黑顏料主要是吸收光線，其他顏料則是部分散射和部分吸收。顏料分為有機(jī)顏料和無(wú)機(jī)顏料。無(wú)機(jī)顏料是以天然礦物或無(wú)機(jī)化合物制成的顏料。
3.1顏料的物理性質(zhì)
1)密度
密度是指單位體積內(nèi)所含顏料粒子的質(zhì)量數(shù)。通常用一定范圍采表示如：有機(jī)顏料的密度為：1.0-2.0g/cm3；無(wú)機(jī)顏料為：1.8-8.8g/cm3碳黑為1.8g/cm3。
2)比表面積
單位質(zhì)量所具有的表面積為比表面積有機(jī)顏料和無(wú)機(jī)顏料分別為：10-100m2/g與5-50m2/g，碳黑為：20-100m2/g3)
3)粒度
研究表明，顏料粒子的理想狀態(tài)應(yīng)該是初級(jí)粒子，其粒徑為0.01-0.05微米，但是由于如此細(xì)的粒子的表面能極高，會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的團(tuán)聚形成聚集體(尺寸約為0.05-0.4微米)，而且團(tuán)聚體仍然會(huì)聚集形成凝聚體(尺寸為0.1-20微米)，我們所得到的顏料的粒子為聚集體和凝聚體的混合物(尺寸約為20-100微米)。
顏料粒子的大小對(duì)其顏色性能有很大影響。首先會(huì)影響其遮蓋力和著色強(qiáng)度，顏料對(duì)光的反射作用與其自身同周圍介質(zhì)的折射系數(shù)之差有關(guān)，折射系數(shù)差別越大反射作用越強(qiáng)，遮蓋力越高，因此在一定范圍內(nèi)顏料粒度提高，遮蓋力增加。顏料粒子變小時(shí)，比表面增大，著色強(qiáng)度增加。此外，粒度對(duì)顏料的色光也有影響，通常粒徑大，粒度分布較寬，色光發(fā)暗；反之色光鮮艷。另外，粒度還會(huì)影響顏料的耐光牢度。當(dāng)粒子變小，比表面積增大時(shí)，吸收的光能量增加，受破壞的程度也增加，因此褪色較快。再有顏料粒度小時(shí)受到的重力較小，不易沉淀，但另一方面，粒子小，比表面積增加，表面自由能也增大，粒子總有自動(dòng)減小表面積的趨勢(shì)，從而發(fā)生絮凝的機(jī)會(huì)也增大，不利于分散。
4)分散性及分散穩(wěn)定性
顏料是以固體狀態(tài)分散于所應(yīng)用介質(zhì)的中，顏料是否容易分散以及分散體系的穩(wěn)定性直接影響被著色物體的性能。顏料的分散性能取決干許多種因素如：顏料的化學(xué)結(jié)構(gòu)，表面處理工藝及助劑，應(yīng)用前顏料的原始粒度及粒徑分布，另外研磨工藝及設(shè)備，分散劑的選擇等也會(huì)影響顏料的分散穩(wěn)定性。
3.2顏料的顏色性能
1)色光
色光又稱色相，是某種顏色偏離其對(duì)應(yīng)的純色(單色光)程度。一定波長(zhǎng)的光或某些不同波長(zhǎng)的光混合后，會(huì)呈現(xiàn)出不同的色彩表現(xiàn)，即色光。下表列出了各種顏色兩側(cè)的色光。
2)著色力
著色力(也稱著色強(qiáng)度)是顏料賦予被著色物質(zhì)顏色深度的一種度量，影響顏料著色力的因素除顏料斗自身的性能外還與被著色物質(zhì)的組份，材質(zhì)及應(yīng)用條件有關(guān)。
通常定義標(biāo)準(zhǔn)晶的著色力為100％，將待測(cè)樣品與標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行比較。（乳膠漆的著色力是指將1000克鈦白粉著色至顏料本色的1/25標(biāo)準(zhǔn)色深時(shí)，所用的色漿的克數(shù)。色漿加量越少，著色力越高）
3)遮蓋力
有機(jī)顏料的遮蓋力是指對(duì)被著色物的遮蓋或改變底物顏色的能力，具有強(qiáng)遮蓋力的有機(jī)顏料通常具有高散射力，高散射力取決于涂層的厚度，涂層對(duì)光的吸收能力及底物圖案的色差。通常將顏料和調(diào)墨油研磨成色漿，均勻地涂刷于黑白格玻璃板上，使黑格恰好被遮蓋的最小顏料用量，以g/cm3來表示。
3.3顏料的應(yīng)用性能
1)耐曬性
耐曬性是指顏料和含有顏料的應(yīng)用體系在日光照射下，在特定時(shí)間內(nèi)保持著色層色澤的能力。顏料的耐曬性不僅與其結(jié)構(gòu)和粒度有關(guān)外，還與應(yīng)用領(lǐng)域和添加量有關(guān)。耐曬等級(jí)按8級(jí)羊毛蘭卡評(píng)定。8級(jí)最高：1級(jí)最低。大部分有機(jī)顏料在光照下或多或少都會(huì)發(fā)生變色現(xiàn)象。
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2)耐候性
大氣中的各種化學(xué)物質(zhì)如水分，工業(yè)廢氣等都會(huì)對(duì)顏料體系產(chǎn)生侵蝕。耐候性就是指其抵抗大氣中化學(xué)及物理因素(包括光照)而保持其色澤的能力。耐候性取決于不同顏料，不同濃度，不同應(yīng)用領(lǐng)域，不同沖淡程度和不同氣候條件.評(píng)定方法是戶外曝曬12或24個(gè)月(Floride Test)，加速老化是用老化儀測(cè)試幾千小時(shí)，人工條件下進(jìn)行。(Weather-0-Meter)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)DIN54001由5級(jí)灰卡評(píng)級(jí)顏色的變化。5級(jí)最佳；l級(jí)最差。
3)耐堿性
某些顏料與堿溶液接觸后，使得堿溶液帶上顏色并使顏料的褪色。顏料的耐堿性是指顏料對(duì)抗堿的作用而造成堿溶液沾色和顏料變色的能力。耐堿性的測(cè)試方法用印刷行業(yè)普遍接受的DINl6524標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法。將乳膠漆刷在玻璃板上室溫干燥3天，然后將在2.5％的燒堿溶液中浸潤(rùn)過的濾紙蓋在上面。將一玻璃片壓在上面。然后用膠帶封好。上面放一重1公斤的物體，室溫下放置24小時(shí)。漆膜顏色的變化根據(jù)IS0推薦的剛05(相當(dāng)于DIN54001和SNV95805)中的5級(jí)灰卡評(píng)定顏色變化。
3.4顏料色漿
1)色漿是高度分散的顏料備制劑，是將顏料與分散劑，水等介質(zhì)經(jīng)研磨處理，使顏料粒子在剪切力的作用下均勻穩(wěn)定地分散在水性體系中。
2)色漿應(yīng)用范圍（部分）
常見的色漿可用于橡膠，膠乳、水性木器漆、木材著色劑、木材保護(hù)清漆墨汁等領(lǐng)域，氧化鐵系列色漿可用于水泥染色。除了上述領(lǐng)域，據(jù)我所知，炭黑色漿可以用于色母制備，著色涂料，防靜電涂料，建筑涂料，太陽(yáng)膜著色等等領(lǐng)域。
3）色漿使用注意事項(xiàng)（部分）
色漿需具有穩(wěn)定的色相和著色力。并具有良好的耐光，耐候，耐酸，耐堿性。要與著色體系相容，不絮凝。可互相調(diào)配。存貯穩(wěn)定，不沉淀，不干不凍。合理的性能價(jià)格比。
使用前，應(yīng)做色漿和涂料相溶性試驗(yàn)。
佛山市順德區(qū)三升貿(mào)易有限公司坐落于著名的涂料之鄉(xiāng)——佛山順德。我司專業(yè)生產(chǎn)水性色漿二十余年，技術(shù)成熟經(jīng)驗(yàn)豐富。我們本著“以質(zhì)量求生存，以客戶求發(fā)展”的企業(yè)精神為廣大新老客戶提供各種顏色水性色漿，涂料印花色漿，墻體廣告用色漿，乳膠漆用色漿，水性油墨，紙張著色，水性丙烯酸和聚酯/玻璃鋼著色等領(lǐng)域?？筛鶕?jù)客戶需要提供各種調(diào)色服務(wù)。
佛山順德色漿廠咨詢熱線：
18688841669/13790088096（張經(jīng)理）
下一篇：印花工程對(duì)印花色漿的要求有哪些？上一篇： 科普：我是這樣的色漿
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